Биологическое действие паратгормона. Гормоны паращитовидных желез (паратгормоны)

Паратгормон

Паратгормон (ПТГ) - одноцепочечный полипептид, состоящий из 84 аминокислотных остатков (около 9,5 кД), действие которого направлено на повышение концентрации ионов кальция и снижение концентрации фосфатов в плазме крови.

1. Синтез и секреция ПТГ

ПТГ синтезируется в паращитовидных железах в виде предшественника - препрогормона, содержащего 115 аминокислотных остатков. Во время переноса в ЭР от препрогормона отщепляется сигнальный пептид, содержащий 25 аминокислотных остатков. Образующийся прогормон транспортируется в аппарат Гольджи, где происходит превращение предшественника в зрелый гормон, включающий 84 аминокислотных остатка (ПТГ 1-84). Паратгормон упаковывается и хранится в секреторных гранулах (везикулах). Интактный паратгормон может расщепляться на короткие пептиды: N-концевые, С-концевые и срединные фрагменты. N-концевые пептиды, содержащие 34 аминокислотных остатка, обладают полной биологической активностью и секретируются железами наряду со зрелым паратгормоном. Именно N-концевой пептид отвечает за связывание с рецепторами на клетках-мишенях. Роль С-концевого фрагмента точно не установлена. Скорость распада гормона уменьшается при низкой концентрации ионов кальция и увеличивается, если концентрация ионов кальция высока.

Секреция ПТГ регулируется уровнем ионов кальция в плазме: гормон секретируется в ответ на снижение концентрации кальция в крови.

2. Роль паратгормона в регуляции обмена кальция и фосфатов

Органы-мишени для ПТГ - кости и почки. В клетках почек и костной ткани локализованы специфические рецепторы, которые взаимодействуют с паратгормоном, в результате чего инициируется каскад событий, приводящий к активации аденилатциклазы. Внутри клетки возрастает концентрация молекул цАМФ, действие которых стимулирует мобилизацию ионов кальция из внутриклеточных запасов. Ионы кальция активируют киназы, которые фосфорилируют особые белки, индуцирующие транскрипцию специфических генов.

В костной ткани рецепторы ПТГ локализованы на остеобластах и остеоцитах, но не обнаружены на остеокластах. При связывании паратгормона с рецепторами клеток-мишеней остеобласты начинают усиленно секретировать инсулиноподобный фактор роста 1 и цитокины. Эти вещества стимулируют метаболическую активность остеокластов. В частности, ускоряется образование ферментов, таких как щелочная фосфатаза и коллагеназа, которые воздействуют на компоненты костного матрикса, вызывают его распад, в результате чего происходит мобилизация Са 2+ и фосфатов из кости во внеклеточную жидкость (рис. 1).

В почках ПТГ стимулирует реабсорбцию кальция в дистальных извитых канальцах и тем самым снижает экскрецию кальция с мочой, уменьшает реабсорбцию фосфатов.

Кроме того, паратгормон индуцирует синтез кальцитриола (1,25(OH) 2 D 3), который усиливает всасывание кальция в кишечнике.

Таким образом, паратгормон восстанавливает нормальный уровень ионов кальция во внеклеточной жидкости как путём прямого воздействия на кости и почки, так и действуя опосредованно (через стимуляцию синтеза кальцитриола) на слизистую оболочку кишечника, увеличивая в этом случае эффективность всасывания Са 2+ в кишечнике. Снижая реабсорбцию фосфатов из почек, паратгормон способствует уменьшению концентрации фосфатов во внеклеточной жидкости.

3. Гиперпаратиреоз

При первичном гиперпаратиреозе нарушается механизм подавления секреции паратгормона в ответ на гиперкальциемию. Это заболевание встречается с частотой 1:1000. Причинами могут быть опухоль около щитовидной железы (80%) или диффузная гиперплазия желёз, в некоторых случаях рак паращитовидной железы (менее 2%). Избыточная секреция паратгормона приводит к повышению мобилизации кальция и фосфатов из костной ткани, усилению реабсорбции кальция и выведению фосфатов в почках. Вследствие этого возникает гиперкальциемия, которая может приводить к снижению нервно-мышечной возбудимости и мышечной гипотонии. У больных появляются общая и мышечная слабость, быстрая утомляемость и боли в отдельных группах мышц, увеличивается риск переломов позвоночника, бедренных костей и костей предплечья. Увеличение концентрации фосфата и ионов кальция в почечных канальцах может служить причиной образования в почках камней и приводит к гиперфосфатурии и гипофосфатемии.

Вторичный гиперпаратиреоз встречается при хронической почечной недостаточности и дефиците витамина D 3 и сопровождается гипокальциемией, связанной в основном с нарушением всасывания кальция в кишечнике из-за угнетения образования кальцитриола поражёнными почками. В этом случае секреция паратгормона увеличивается. Однако повышенный уровень паратгормона не может нормализовать концентрацию ионов кальция в плазме крови вследствие нарушения синтеза кальцитриола и снижения всасывания кальция в кишечнике. Наряду с гипокальциемией, нередко наблюдают гиперфостатемию. У больных развивается повреждение скелета (остеопороз) вследствие повышения мобилизации кальция из костной ткани. В некоторых случаях (при развитии аденомы или гиперплазии околощитовидных желёз) автономная гиперсекреция паратгормона компенсирует гипокальциемию и приводит к гипер-кальциемии (третичный гиперпаратиреоз ).

4. Гипопаратиреоз

Основной симптом гипопаратиреоза, обусловленный недостаточностью паращитовидных желёз, - гипокальциемия. Понижение концентрации ионов кальция в крови может вызвать неврологические, офтальмологические нарушения и нарушения ССС, а также поражения соединительной ткани. У больного гипопарати-реозом отмечают повышение нервно-мышечной проводимости, приступы тонических судорог, судороги дыхательных мышц и диафрагмы, ларингоспазм.

Кальцитриол

Как и другие стероидные гормоны, кальцитриол синтезируется из холестерола.

Рис. 1. Биологическое действие паратгормона. 1 - стимулирует мобилизацию кальция из кости; 2 - стимулирует реабсорбцию ионов кальция в дистальных канальцах почек; 3 - активирует образование кальцитриола, 1,25(OH) 2 D 3 в почках, что приводит к стимуляции всасывания Са 2+ в кишечнике; 4 - повышает концентрацию кальция в межклеточной жидкости, тормозит секрецию ПТГ. МКЖ - межклеточная жидкость.

Действие гормона направлено на повышение концентрации кальция в плазме крови.

1. Строение и синтез кальцитриола

В коже 7-дегидрохолестерол (провитамин D 3) превращается в непосредственного предшественника кальцитриола - холекальциферол (витамин D 3). В ходе этой неферментативной реакции под влиянием УФ-излучения связь между девятым и десятым атомами углерода в молекуле холестерола разрывается, раскрывается кольцо В, и образуется холекальциферол (рис. 2). Так образуется в организме человека большая часть витамина D 3 , однако небольшое его количество поступает с пищей и всасывается в тонком кишечнике вместе с другими жирорастворимыми витаминами.

Рис. 2. Схема синтеза кальцитриола. 1 - холестерол является предшественником кальцитриола; 2 - в коже 7-дегидрохолестерол неферментативно превращается в холекальциферол; 3 - в печени 25-гидроксилаза превращает холекальциферол в кальцидиол; 4 - в почках образование кальцитриола катализируется 1α-гидроксилазой.

В эпидермисе холекальциферол связывается со специфическим витамин D-связывающим белком (транскальциферином), поступает в кровь и переносится в печень, где происходит гидроксилирование по 25-му атому углерода с образованием кальцидиола . В комплексе с витамин D-связывающим белком кальцидиол транспортируется в почки и гидроксилируется по первому углеродному атому с образованием кальцитриола . Именно 1,25(OH) 2 D 3 представляет собой активную форму витамина D 3 .

Гидроксилирование, протекающее в почках, является скорость-лимитирующей стадией. Эта реакция катализируется митохондриальным ферментом lα-гидроксилазой. Паратгормон индуцирует la-гидроксилазу, тем самым стимулируя синтез 1,25(OH) 2 D 3 . Низкая концентрация фосфатов и ионов Са2+ в крови также ускоряет синтез кальцитриола, причём ионы кальция действуют опосредованно через парат-гормон.

При гиперкальциемии активность 1α-гидроксилазы снижается, но повышается активность 24α-гидроксилазы. В этом случае увеличивается продукция метаболита 24,25(OH) 2 D 3 , который, возможно, и обладает биологической активностью, но роль его окончательно не выяснена.

2. Механизм действия кальцитриола

Кальцитриол оказывает воздействие на тонкий кишечник, почки и кости. Подобно другим стероидным гормонам, кальцитриол связывается с внутриклеточным рецептором клетки-мишени. Образуется комплекс гормон-рецептор, который взаимодействует с хроматином и индуцирует транскрипцию структурных генов, в результате чего синтезируются белки, опосредующие действие кальцитриола. Так, например, в клетках кишечника кальцитриол индуцирует синтез Са 2+ -переносящих белков, которые обеспечивают всасывание ионов кальция и фосфатов из полости кишечника в эпителиальную клетку кишечника и далее транспорт из клетки в кровь, благодаря чему концентрация ионов кальция во внеклеточной жидкости поддерживается на уровне, необходимом для минерализации органического матрикса костной ткани. В почках кальцитриол стимулирует реабсорбцию ионов кальция и фосфатов. При недостатке кальцитриола нарушается образование аморфного фосфата кальция и кристаллов гидроксиапатитов в органическом матриксе костной ткани, что приводит к развитию рахита и остеомаляции. Обнаружено также, что при низкой концентрации ионов кальция кальцитриол способствует мобилизации кальция из костной ткани.

3. Рахит

Рахит - заболевание детского возраста, связанное с недостаточной минерализацией костной ткани. Нарушение минерализации кости - следствие дефицита кальция. Рахит может быть обусловлен следующими причинами: недостатком витамина D 3 в пищевом рационе, нарушением всасывания витамина D 3 в тонком кишечнике, снижением синтеза предшественников кальцитриГола из-за недостаточного времени пребывания на солнце, дефектом 1α-гидроксилазы, дефектом рецепторов кальцитриола в клетках-мишенях. Всё это вызывает снижение всасывания кальция в кишечнике и снижение его концентрации в крови, стимуляцию секреции паратгормона и вследствие этого мобилизацию ионов кальция из кости. При рахите поражаются кости черепа; грудная клетка вместе с грудиной выступает вперёд; деформируются трубчатые кости и суставы рук и ног; увеличивается и выпячивается живот; задерживается моторное развитие. Основные способы предупреждения рахита - правильное питание и достаточная инсоляция.

Роль кальцитонина в регуляции обмена кальция

Кальцитонин - полипептид, состоящий из 32 аминокислотных остатков с одной дисульфидной связью. Гормон секретируется парафолликулярными К-клетками щитовидной железы или С-клетками паращитовидных желёз в виде высокомолекулярного белка-предшественника. Секреция кальцитонина возрастает при увеличении концентрации Са 2+ и уменьшается при понижении концентрации Са 2+ в крови. Кальцитонин - антагонист паратгормона. Он ингибирует высвобождение Са 2+ из кости, снижая активность остеокластов. Кроме того, кальцитонин подавляет канальцевую реабсорбцию ионов кальция в почках, тем самым стимулируя их экскрецию почками с мочой. Скорость секреции кальцитонина у женщин сильно зависит от уровня эстрогенов. При недостатке эстрогенов секреция кальцитонина снижается. Это вызывает ускорение мобилизации кальция из костной ткани, что приводит к развитию остеопороза.

За обмен кальция и фосфатов в организме отвечают три гормона – кальцитриол, кальцитонин и паратиреоидный гормон.

Кальцитриол

Строение

Представляет собой производное витамина D и относится к стероидам.

Синтез

Образующийся в коже под действием ультрафиолета и поступающие с пищей холекальциферол (витамин D 3) и эргокальциферол (витамин D 2) гидроксилируются в гепатоцитах по С 25 и в эпителии проксимальных канальцев почек по С 1 . В результате формируется 1,25-диоксихолекальциферол (кальцитриол ).

Активность 1α-гидроксилазы обнаружена во многих клетках и значение этого заключается в активации 25-оксихолекальциферола для собственных нужд клетки (аутокринное и паракринное действие).

Регуляция синтеза и секреции

Активируют : Гипокальциемия повышает гидроксилирование витамина D по С 1 в почках через увеличение секреции паратгормона, стимулирующего этот процесс.

Уменьшают : Избыток кальцитриола подавляет гидроксилирование по С 1 в почках.

Механизм действия

Цитозольный.

Мишени и эффекты

Паратиреоидный гормон

Строение

Представляет собой пептид из 84 аминокислот с молекулярной массой 9,5 кДа.

Синтез

Идет в паращитовидных железах. Реакции синтеза гормона высоко активны.

Регуляция синтеза и секреции

Активирует образование гормона гипокальциемия.

Уменьшают высокие концентрации кальция через активацию кальций-чувствительной протеазы , гидролизующей один из предшественников гормона.

Механизм действия

Аденилатциклазный.

Мишени и эффекты

Эффект паратиреоидного гормона заключается в увеличении концентрации кальция и снижении концентрации фосфатов в крови.

Это достигается тремя способами:

Костная ткань

при высоком уровне гормона активируются остеокласты и происходит деструкция костной ткани,
при низких концентрациях активируется перестройка кости и остеогенез.

Почки

увеличивается реабсорбция кальция и магния,
уменьшается реабсорбция фосфатов, аминокислот, карбонатов, натрия, хлоридов, сульфатов.
также гормон стимулирует образование кальцитриола (гидроксилирование по С 1).

Кишечник

при участии кальцитриола усиливается всасывание кальция и фосфатов.

Гипофункция

Возникает при случайном удалении железы при операциях на щитовидной железе или при аутоиммунной деструкции ткани желез. Возникающая гипокальциемия и гиперфосфатемия проявляется в виде высокой нервно-мышечной возбудимости, судорог, тетании. При резком снижении кальция возникает дыхательный паралич, ларингоспазм.

Гиперфункция

Первичный гиперпаратиреоз возникает при аденоме желез. Нарастающая гиперкальциемия вызывает повреждение почек, мочекаменную болезнь.

Вторичный гиперпаратиреоз является результатом почечной недостаточности, при которой происходит нарушение образования кальцитриола, снижение концентрации кальция в крови и компенсаторное возрастание синтеза паратиреоидного гормона.

Кальцитонин

Строение

Представляет собой пептид, включающий 32 аминокислоты с молекулярной массой 3,6 кДа.

Синтез

Осуществляется в парафолликулярных клетках щитовидной железы.

Регуляция синтеза и секреции

Активируют : ионы кальция, глюкагон.

Механизм действия

Аденилатциклазный

Мишени и эффекты

Эффект кальцитонина заключается в уменьшении концентрации кальция и фосфатов в крови:

в костной ткани подавляет активность остеокластов, что улучшает вход кальция и фосфатов в кость,
в почках подавляет реабсорбцию ионов Ca 2+ , фосфатов, Na + , K + , Mg 2+ .

Обмен кальция, гиперкальциемия и гипокальциемия.

К гормонам белковой природы относится также паратиреоидный гормон (паратгормон). Они

синтезируются паращитовидными железами. Молекула паратгормона быка содержит 84аминокислотных

остатка и состоит из одной полипептидной цепи. Выяснено, что паратгормон участвует в регуляции

концентрации катионов кальция и связанных с ними анионов фосфорной кислоты в крови. Биологически

активной формой считается ионизированный кальций, концентрация его колеблется в пределах 1,1–1,3 ммоль/л.

Ионы кальция оказались эссенциальными факторами, не заменимыми другими катионами для ряда жизненно

важных физиологических процессов: мышечное сокращение, нервно-мышечное возбуждение, свертывание

крови, проницаемость клеточных мембран, активность ряда ферментов и т.д. Поэтому любые изменения этих

процессов, обусловленные длительным недостатком кальция в пище или нарушением его всасывания в

кишечнике, приводят к усилению синтеза паратгормона, который способствует вымыванию солей кальция (в

виде цитратов и фосфатов) из костной ткани и соответственно к деструкции минеральных и органических

компонентов костей. Другой орган-мишень паратгормона – это почка. Паратгормон уменьшает реабсорбцию

фосфата в дистальных канальцах почки и повышает канальцевую реабсорбцию кальция.В особых клетках – так

называемых парафолликулярных клетках, или С-клетках щитовидной железы, синтезируется гормон пептидной

природы, обеспечивающий постоянную концентрацию кальция в крови - кальцитонин.

Кальцитонин содержит дисульфидный мостик (между 1-м и 7-м аминокислотными остатками) и характеризуется

N-концевым цистеином и С-концевым пролинамидом. Биологическое действие кальцитонина прямо

противоположно эффекту паратгормона: он вызывает подавление в костной ткани резорбтивных процессов и

соответственно гипокальциемию и гипофосфатемию. Таким образом, постоянство уровня кальция в крови

человека и животных обеспечивается главным образом паратгормоном, кальцитриолом и кальцитонином, т.е.

гормонами как щитовидной и паращитовидных желез, так и гормоном – производным витамина D3. Это следует

учитывать при хирургических лечебных манипуляциях на данных железах.

Анаэробный распад глюкозы. Этапы этого процесса. Гликолитическая оксиредукция, субстратное

Фосфорилирование. Энергетическая ценность анаэробного распада глюкозы. Регуляторные механизмы,

Участвующие в этом процессе.

Гликолиз – синоним молочнокислого

брожения – сложный ферментативный

процесс превращения глюкозы до двух

молекул молочной кислоты, протекающий

в тканях человека и животных без

потребления кислорода. Гликолиз

включает 11 ферментативных реакций,

протекающих в цитоплазме клетки.

Реакции гликолиза проходят в 2 стадии. В

ходе первой стадии –

энергопотребляющей – используются 2

АТФ в 1-ой и 3-ей реакциях. В процессе 7-

ой и 10-ой реакций второй стадии –

энергодающей – образуются 4 АТФ. Из 11

реакций - 3 необратимые (1-ая, 3-я и 10-

Витамин РР, структура коферментов, участие в обменных процессах. Гипо - и авитаминоз РР. Пищевые

Источники, суточная потребность.

Витамин РР (никотиновая кислота, никотинамид, витамин B3 )

Источники . Витамин РР широко распространён в растительных продуктах, высоко его

почках крупного рогатого скота и свиней. Суточная потребность в этом витамине

доставляет для взрослых 15-25 мг, для детей - 15 мг. Биологические

функции. Никотиновая кислота в организме входит в состав NAD и NADP, выполняющих функции коферментов

различных дегидрогеназ. Недостаточность витамина РР приводит к заболеванию "пеллагра", для которого

характерны 3 основных признака: дерматит, диарея, деменция ("три Д"), Пеллагра проявляется в виде

симметричного дерматита на участках кожи, доступных действию солнечных лучей, расстройств ЖКТ (диарея) и

воспалительных поражений слизистых оболочек рта и языка. В далеко зашедших случаях пеллагры наблюдают

расстройства ЦНС (деменция): потеря памяти, галлюцинации и бред.

Биосинтез жиров в организме: ресинтез жира в эндотелии кишечника, синтез жиров в печени и подкожно-

Жировой клетчатке. Транспорт жиров липопротеинами крови. Резервирование жиров. Физиологическое

Значение жиров для организма человека. Нарушение процесса синтеза жиров: ожирение, жировое

Перерождение печени.

Жировой обмен - совокупность процессов переваривания и всасывания нейтральных жиров

(триглицеридов) и продуктов их распада в желудочно-кишечном тракте, промежуточного обмена жиров и

жирных кислот и выведение жиров, а также продуктов их обмена из организма. Понятия «жировой обмен » и

«липидный обмен» часто используются как синонимы, т.к. входящие в состав тканей животных и растений

входят нейтральные жиры и жироподобные соединения, объединяются под общим

названием липиды. Нарушения Ж. о. служат причиной или являются следствием многих патологических

состояний. В организм взрослого человека с пищей ежесуточно поступает в среднем 70 г жиров животного и

растительного происхождения. В ротовой полости жиры не подвергаются никаким изменениям, т.к. слюна не

содержит расщепляющих жиры ферментов. Частичное расщепление жиров на глицерин или моно-,

диглицериды и жирные кислоты начинается в желудке. Однако оно протекает с небольшой скоростью,

поскольку в желудочном соке взрослого человека и млекопитающих активность фермента липазы,

катализирующего гидролитическое расщепление жиров, крайне невысока, а величина рН желудочного сока

далека от оптимальной для действия этого фермента (оптимальное значение рН для желудочной липазы

находится в пределах 5,5-7,5 единиц рН). Кроме того, в желудке отсутствуют условия для эмульгирования

жиров, а липаза может активно гидролизовать только жир, находящийся в форме жировой эмульсии. Поэтому у

взрослых людей жиры, составляющие основную массу пищевого жира, в желудке особых изменений не

претерпевают. Однако в целом желудочное пищеварение значительно облегчает последующее переваривание

жира в кишечнике. В желудке происходит частичное разрушение липопротеиновых комплексов мембран клеток

пищи, что делает жиры более доступными для последующего воздействия на них липазы панкреатического

сока. Кроме того, даже незначительное по объему расщепление жиров в желудке приводит к появлению

свободных жирных кислот, которые, не подвергаясь всасыванию в желудке, поступают в кишечник и там

способствуют эмульгированию жира. Наиболее сильным эмульгирующим действием обладают желчные

кислоты, попадающие в двенадцатиперстную кишку с желчью. В двенадцатиперстную кишку вместе с пищевой

массой заносится некоторое количество желудочного сока, содержащего соляную кислоту, которая в

двенадцатиперстной кишке нейтрализуется в основном бикарбонатами, содержащимися в панкреатическом и

кишечном соке и желчи. Образующиеся при реакции бикарбонатов с соляной кислотой пузырьки углекислого

газа разрыхляют пищевую кашицу и способствуют более полному перемешиванию ее с пищеварительными

соками. Одновременно начинается эмульгирование жира. Соли желчных кислот адсорбируются в присутствии

небольших количеств свободных жирных кислот и моноглицеридов на поверхности капелек жира в виде

тончайшей пленки, препятствующей слиянию этих капелек.

Нарушения жирового обмена. Одной из причин недостаточного всасывания жиров в тонкой кишке

может быть их неполное расщепление вследствие либо пониженной секреции сока поджелудочной железы

(недостаток панкреатической липазы), либо вследствие пониженного выделения желчи (недостаток желчных

кислот, необходимых для эмульгирования жира и образования жировых мицелл). Другой, наиболее частой

причиной недостаточного всасывания жира в кишечнике является нарушение функции кишечного эпителия,

наблюдаемое при энтеритах, гиповитаминозах, гипокортицизме и некоторых других патологических состояниях.

В этом случае моноглицериды и жирные кислоты не могут нормально всасываться в кишечнике из-за

повреждения его эпителия. Нарушение всасывания жиров наблюдается также при панкреатитах, механической

желтухе, после субтотальной резекции тонкой кишки, а также ваготомии, приводящей к понижению тонуса

желчного пузыря и замедленному поступлению желчи в кишечник. Нарушение всасывания жира в тонкой кишке

приводит к появлению большого количества жира и жирных кислот в кале - стеаторее. При длительном

нарушении всасывания жира организм получает также недостаточное количество жирорастворимых витаминов.

Гормон синтезируется паращитовидными железами. Он является полипептидом (84 аминокислоты). Краткосрочная регуляция секреции паратгормона осуществляется Са++, а в течение длительного времени - 1,25(ОН)2D3 cовместно с кальцием.

Паратгормон взаимодействует с 7-ТМС-(R), что приводит к активации аденилатциклазы и повышению уровня цАМФ. Помимо этого, в механизм действия паратгормона включаются Са++, а также ИТФ и диацилглицерол (ДАГ). Основная функция паратгомона заключается в поддержании постоянного уровня и Са++. Эту функцию он выполняет, влияя на кости, почки и (посредством витамина D) кишечник. Влияние паратгормона на остеокласты ткани осуществляется в основном через ИТФ и ДАГ, что в конечном итоге стимулирует распад кости. В проксимальных канальцах почек паратгормон угнетает реабсорбцию фосфатов, что ведет к фосфатурии и гипофосфатемии, он увеличивает также реабсорбцию кальция, т. е. уменьшает его экскрецию. Кроме того, в почках паратгормон повышает активность 1-гидроксилазы. Этот фермент участвует в синтезе активных форм витамина D.

Поступление кальция в клетку регулируется нейрогормональными сигналами, одни из которых увеличивают скорость вхождения Са + в клетку из межклеточного пространства, другие - высвобождения его из внутриклеточных депо. Из внеклеточного пространства Са2+ попадает в клетку через кальциевый канал (белок, состоящий из 5 субъединиц). Кальциевый канал активируется гормонами, механизм действия которых реализуется через цАМФ. Высвобождение Са2+ из внутриклеточных депо происходит под действием гормонов, активирующих фосфолипазу С - фермент, способный гидролизовать фосфолипид плазматической мембраны ФИФФ (фосфатидилинозитол-4,5- бифосфат) на ДАГ (диацилглицерол) и ИТФ (инозитол-1,4,5-трифосфат):

ИТФ присоединяется к специфическому рецептору кальцисомы (где Са2+ аккумулируется). При этом изменяется конформация рецептора, что влечёт за собой открытие ворот, запиравших канал для прохождения Са2+ из кальцисомы. Высвободившийся из депо кальций связывается с протеинкиназой С, активность которой увеличивает ДАГ. Протеинкиназа С, в свою очередь, фосфосфорилирует различные белки и ферменты, из- меняя тем самым их активность.

Ионы кальция действуют двумя путями: 1) связывают отрицательно заряженные группы на поверхности мембран, изменяя тем самым их полярность; 2) связываются с белком калмодулином, активируя тем самым множество ключевых ферментов обмена угле- водов и липидов.

Недостаток кальция приводит к развитию остеопороза (хрупкости костей). К недостатку кальция в организме приводят дефицит его в пище и гиповитаминоз Д.

Суточная потребность - 0,8–1,0 г/сут.

В обмене кальция наряду с паратирином и тиреокальцитонином исключительно важную роль играет витамин Д.

Синтез и секреция ПТГ . ПТГ синтезируется в паращитовидных железах в виде предшественника - препрогормона, содержащего 115 аминокислотных остатков. Во время переноса в ЭР от препрогормона отщепляется сигнальный пептид, содержащий 25 аминокислотных остатков. Образующийся прогормон транспортируется в аппарат Гольджи, где происходит превращение предшественника в зрелый гормон, включающий 84 аминокислотных остатка (ПТГ 1-84). Паратгормон упаковывается и хранится в секреторных гранулах (везикулах). Интактный паратгормон может расщепляться на короткие пептиды: N-концевые, С-концевые и срединные фрагменты. N-концевые пептиды, содержащие 34 аминокислотных остатка, обладают полной биологической активностью и секретируются железами наряду со зрелым паратгормоном. Именно N-концевой пептид отвечает за связывание с рецепторами на клетках-мишенях. Роль С-концевого фрагмента точно не установлена. Скорость распада гормона уменьшается при низкой концентрации ионов кальция и увеличивается, если концентрация ионов кальция высока. Секреция ПТГ регулируется уровнем ионов кальция в плазме: гормон секретируется в ответ на снижение концентрации кальция в крови.

Роль паратгормона в регуляции обмена кальция и фосфатов. Органы-мишени для ПТГ - кости и почки. В клетках почек и костной ткани локализованы специфические рецепторы, которые взаимодействуют с паратгормоном, в результате чего инициируется каскад событий, приводящий к активации аденилатциклазы. Внутри клетки возрастает концентрация молекул цАМФ, действие которых стимулирует мобилизацию ионов кальция из внутриклеточных запасов. Ионы кальция активируют киназы, которые фосфорилируют особые белки, индуцирующие транскрипцию специфических генов. В костной ткани рецепторы ПТГ локализованы на остеобластах и остеоцитах, но не обнаружены на остеокластах. При связывании паратгормона с рецепторами клеток-мишеней остеобласты начинают усиленно секретировать инсулиноподобный фактор роста 1 и цитокины. Эти вещества стимулируют метаболическую активность остеокластов. В частности, ускоряется образование ферментов, таких как щелочная фосфатаза и коллагеназа, которые воздействуют на компоненты костного матрикса, вызывают его распад, в результате чего происходит мобилизация Са 2+ и фосфатов из кости во внеклеточную жидкость. В почках ПТГ стимулирует реабсорбцию кальция в дистальных извитых канальцах и тем самым снижает экскрецию кальция с мочой, уменьшает реабсорбцию фосфатов.Кроме того, паратгормон индуцирует синтез кальцитриола (1,25(OH) 2 D 3), который усиливает всасывание кальция в кишечнике. Таким образом, паратгормон восстанавливает нормальный уровень ионов кальция во внеклеточной жидкости как путём прямого воздействия на кости и почки, так и действуя опосредованно (через стимуляцию синтеза кальцитриола) на слизистую оболочку кишечника, увеличивая в этом случае эффективность всасывания Са 2+ в кишечнике. Снижая реабсорбцию фосфатов из почек, паратгормон способствует уменьшению концентрации фосфатов во внеклеточной жидкости.

Кальцитонин - полипептид, состоящий из 32 аминокислотных остатков с одной дисульфидной связью. Гормон секретируется парафолликулярными К-клетками щитовидной железы или С-клетками паращитовидных желёз в виде высокомолекулярного белка-предшественника. Секреция кальцитонина возрастает при увеличении концентрации Са 2+ и уменьшается при понижении концентрации Са 2+ в крови. Кальцитонин - антагонист паратгормона. Он ингибирует высвобождение Са 2+ из кости, снижая активность остеокластов. Кроме того, кальцитонин подавляет канальцевую реабсорбцию ионов кальция в почках, тем самым стимулируя их экскрецию почками с мочой. Скорость секреции кальцитонина у женщин сильно зависит от уровня эстрогенов. При недостатке эстрогенов секреция кальцитонина снижается. Это вызывает ускорение мобилизации кальция из костной ткани, что приводит к развитию остеопороза.

Гиперпаратиреоз. При первичном гиперпаратиреозе нарушается механизм подавления секреции паратгормона в ответ на гиперкальциемию. Это заболевание встречается с частотой 1:1000. Причинами могут быть опухоль околощитовидной железы (80%) или диффузная гиперплазия желёз, в некоторых случаях рак паращитовидной железы (менее 2%). Избыточная секреция паратгормона приводит к повышению мобилизации кальция и фосфатов из костной ткани, усилению реабсорбции кальция и выведению фосфатов в почках. Вследствие этого возникает гиперкальциемия, которая может приводить к снижению нервно-мышечной возбудимости и мышечной гипотонии. У больных появляются общая и мышечная слабость, быстрая утомляемость и боли в отдельных группах мышц, увеличивается риск переломов позвоночника, бедренных костей и костей предплечья. Увеличение концентрации фосфата и ионов кальция в почечных канальцах может служить причиной образования в почках камней и приводит к гиперфосфатурии и гипофосфатемии. Вторичный гиперпаратиреоз встречается при хронической почечной недостаточности и дефиците витамина D 3 и сопровождается гипокальциемией, связанной в основном с нарушением всасывания кальция в кишечнике из-за угнетения образования кальцитриола поражёнными почками. В этом случае секреция паратгормона увеличивается. Однако повышенный уровень паратгормона не может нормализовать концентрацию ионов кальция в плазме крови вследствие нарушения синтеза кальцитриола и снижения всасывания кальция в кишечнике. Наряду с гипокальциемией, нередко наблюдают гиперфостатемию. У больных развивается повреждение скелета (остеопороз) вследствие повышения мобилизации кальция из костной ткани. В некоторых случаях (при развитии аденомы или гиперплазии околощитовидных желёз) автономная гиперсекреция паратгормона компенсирует гипокальциемию и приводит к гиперкальциемии (третичный гиперпаратиреоз ).

Гипопаратиреоз . Основной симптом гипопаратиреоза, обусловленный недостаточностью паращитовидных желёз, - гипокальциемия. Понижение концентрации ионов кальция в крови может вызвать неврологические, офтальмологические нарушения и нарушения ССС, а также поражения соединительной ткани. У больного гипопарати-реозом отмечают повышение нервно-мышечной проводимости, приступы тонических судорог, судороги дыхательных мышц и диафрагмы, ларингоспазм.

126. Строение, биосинтез и механизм действия кальцитриола. Причины и проявление рахита